秸稈制取乙醇的監(jiān)控界面組態(tài)的設(shè)計(jì)

文/張瑞顯 諸篤運(yùn)

下面對(duì)部分監(jiān)控的顯示面的創(chuàng)建進(jìn)行介紹，操作面板選用昆侖通態(tài)公司觸摸屏，型號(hào)是為TPC7062Ti。在進(jìn)行界面設(shè)計(jì)的過程中，兼顧如下的設(shè)計(jì)要求：

（1）系統(tǒng)的功能豐富且完善；

（2）監(jiān)控界面在人機(jī)交換的時(shí)候采用簡單的交互方式；

（3）軟件開發(fā)時(shí)間不能太長，成本不能太高；

（4）界面設(shè)計(jì)中畫面顏色、字體、圖形要能比較直觀，易懂。

1 用戶登錄界面的設(shè)計(jì)

圖1：用戶登錄界面

圖3：歷史數(shù)據(jù)報(bào)表界面

圖4：警報(bào)界面

給電控箱接上電源。觸摸屏是通過COM口和PLC的COM1口以RS232方式進(jìn)行通訊的。將控制箱電源送上，人機(jī)交互的界面(以下簡稱HMI)將點(diǎn)亮并顯示畫面。一般在此界面先執(zhí)行用戶登錄。本系統(tǒng)用戶分三個(gè)級(jí)別，第一級(jí)用戶不需登錄，點(diǎn)擊“進(jìn)入系統(tǒng)”直接進(jìn)入后續(xù)操作界面。一級(jí)用戶有部分操作權(quán)限如開關(guān)攪拌電機(jī)，但不可在觸摸屏上進(jìn)行“滅菌”、“發(fā)酵”及“加熱”、“加酸”等手控電氣操作，也不能在參數(shù)設(shè)置界面中修改參數(shù)。二級(jí)、三級(jí)使用者戶需點(diǎn)按“用戶登錄”后按要求進(jìn)行登錄的操作。二級(jí)用戶的用戶名為“1”，登錄密碼出廠初始設(shè)置是“11”，輸入正確密碼登錄后可進(jìn)行一切觸摸屏上的電氣操作，但仍不能進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。第三級(jí)用戶的用戶名為“2”，密碼出廠初始設(shè)置是“22”，三級(jí)用戶登錄后既可操作又可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

2 主界面的監(jiān)控設(shè)計(jì)

執(zhí)行必要的登錄操作后，點(diǎn)擊“進(jìn)入系統(tǒng)”打開如圖1所展示的顯示面。在開始使用前，檢查各部分的采樣數(shù)據(jù)顯示是否正常，設(shè)置參數(shù)是否合理，保證發(fā)反應(yīng)時(shí)沒有錯(cuò)誤發(fā)生。用戶登錄界面用圖形顯示各器件的位置和狀態(tài)，便于瀏覽整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

在畫面中，淺蘭色和灰色按鈕可以用來跳轉(zhuǎn)到其他界面。主控系統(tǒng)的界面中可以直觀看到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能檢測設(shè)備組成的液態(tài)發(fā)酵控制系統(tǒng)，通過發(fā)酵過程的各環(huán)境參數(shù)經(jīng)各種自動(dòng)調(diào)節(jié)以達(dá)到最優(yōu)值，主要的包括參數(shù)控制、消泡控制、補(bǔ)料控制、滅菌控制等。例如，溫度控制就是通過控制水箱加熱器、冷水閥以及循環(huán)泵調(diào)節(jié)夾套里的水的溫度，最終來控制罐內(nèi)的溫度。控制方式分為二種：自動(dòng)和手動(dòng)。自動(dòng)是罐溫按照所設(shè)置參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)到設(shè)置值，并且穩(wěn)定到這個(gè)溫度值。手動(dòng)是自動(dòng)調(diào)節(jié)不理想或者控制需要臨時(shí)調(diào)整時(shí)，可以手動(dòng)啟動(dòng)加熱器、冷水閥及循環(huán)泵，改變水溫來調(diào)節(jié)罐溫。當(dāng)PLC的水位檢測端子在發(fā)酵時(shí)檢測到水箱無水時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉循環(huán)泵及加熱器，打開冷水電磁閥補(bǔ)充循環(huán)水，直到水箱再次檢測到有水。

3 發(fā)酵系統(tǒng)報(bào)表和警報(bào)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)報(bào)表和警報(bào)是發(fā)酵過程中記錄系統(tǒng)的實(shí)時(shí)發(fā)酵情況，對(duì)歷史時(shí)刻產(chǎn)生的發(fā)酵數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，對(duì)人為操作失誤導(dǎo)致的故障可以記錄和及時(shí)報(bào)警，是發(fā)酵過程中不可缺少的部分。點(diǎn)擊圖2中的“歷史”的按鍵，則可進(jìn)入以往數(shù)據(jù)報(bào)表的界面，如圖3所展示的。在此可點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕進(jìn)入 “歷史曲線”畫面，可將歷史數(shù)據(jù)保存到優(yōu)盤。存到存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)信息是用EXCEL表格形式存儲(chǔ)。以下是觸摸屏中罐溫、轉(zhuǎn)速、pH、DO參數(shù)同列的歷史曲線，點(diǎn)按“罐溫曲線”可單獨(dú)瀏覽罐溫曲線，轉(zhuǎn)速、pH等的曲線與此類似。

點(diǎn)按下主控界面中的“報(bào)警”鍵可切換到如圖4所展示的界面，在此界面可瀏覽到近期發(fā)生過報(bào)警的信息。當(dāng)前報(bào)警還會(huì)以走馬燈的方式在屏幕上方顯示，如要消警可點(diǎn)按畫面中的“消警”按鈕消警。

通過發(fā)酵控制系統(tǒng)的規(guī)劃以及最后的設(shè)計(jì)形成，包括下位機(jī)設(shè)計(jì)和上位機(jī)設(shè)計(jì)。結(jié)合下位機(jī)的控制系統(tǒng)的硬件PLC的選型和工作原理，根據(jù)發(fā)酵工藝和選型原則，選用了臺(tái)達(dá)的PLC并建立系統(tǒng)的硬件控制框圖。根據(jù)發(fā)酵反應(yīng)時(shí)各環(huán)境參數(shù)的工藝要求，選取適合的傳感器以滿足所有要求。上位機(jī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，遵循MCGSE組態(tài)軟件的組態(tài)流程，得到了上位機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控顯示面。